基于PCI-9846的電子時間引信通用測試系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　根據(jù)以上特性，對不同型號的電子時間引信進(jìn)行計(jì)時精度測試時，數(shù)字化儀的采樣率可通過軟件進(jìn)行控制，從1MS/s到40MS/s不同，在保證了時間測試精度的前提下，也節(jié)省了系統(tǒng)資源。

　　進(jìn)行計(jì)時精度測試時，主控程序首先根據(jù)被測產(chǎn)品的型號，確定需提供給被測產(chǎn)品的工作電源電壓，然后通過繼電器輸出卡控制輸出給被測產(chǎn)品，然后運(yùn)行數(shù)據(jù)采集子程序，同時發(fā)送啟動控制信號給被測引信，使被測引信開始計(jì)時，測試系統(tǒng)同步監(jiān)測被測引信的啟動控制信號、點(diǎn)火輸出信號、工作電壓及工作電流等，當(dāng)監(jiān)測到點(diǎn)火信號后，停止信號采集，并對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，從啟動信號開始時刻到點(diǎn)火信號輸出時刻即為引信的計(jì)時時間，同時還要對引信的點(diǎn)火信號波形進(jìn)行分析，對點(diǎn)火信號的最大電壓進(jìn)行測量，對點(diǎn)火信號波形進(jìn)行積分，判斷引信輸出的點(diǎn)火信號幅度及能量、工作電源、工作電流等參數(shù)是否滿足性能指標(biāo)要求。圖4為測試系統(tǒng)采集到的某型號電子時間引信啟動信號和點(diǎn)火信號波形。

　　圖4:某型號引信啟動信號和點(diǎn)火信號波形。

　　產(chǎn)品控制信號的產(chǎn)生

　　電子時間引信和裝定器工作時的控制信號大部分為數(shù)字I/O信號，因此選用PCI-7230隔離數(shù)字輸入輸出卡來產(chǎn)生，該卡具有16通道的隔離數(shù)字輸入和16通道的隔離數(shù)字輸出功能，其輸出通道擁有5~35V的寬信號輸出范圍，可以滿足為不同型號電子時間引信和裝定器提供各類控制信號的使用要求，數(shù)字輸入通道具有0~24V的輸入范圍，可用來監(jiān)測引信及裝定器工作過程中各類中間信號的變化。

　　系統(tǒng)測試時，首先根據(jù)被測產(chǎn)品型號確定所需要的數(shù)字電源電壓，然后通過串口完成對裝定器的數(shù)據(jù)傳輸，然后由數(shù)字輸出通道1發(fā)出裝定啟動信號，控制裝定器開始工作，裝定完畢后，由數(shù)字輸出通道2發(fā)出引信計(jì)時啟動信號，被測引信開始計(jì)時，根據(jù)不同引信的測試要求，通過數(shù)字輸入通道實(shí)時監(jiān)測被測引信的各種中間特征信號，如果測試具有時間修改功能的電子時間引信時，在引信開始計(jì)時以后，還要通過另外3個數(shù)字輸出通道，發(fā)送修改信號脈沖給被測引信。圖5為輸出的啟動控制信號波形。

　　圖5:測試系統(tǒng)輸出的啟動控制信號。

　　測試系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

　　電子時間引信通用測試系統(tǒng)控制軟件在Windows操作系統(tǒng)平臺下，基于LabVIEW8.5開發(fā)完成，采用模塊化編程思想，自頂向下設(shè)計(jì)，為了滿足高速率采集的要求，采用多線程編程，應(yīng)用程序被分為3個線程：一個用戶界面線程，一個數(shù)據(jù)獲取線程和一個儀器控制線程。具有良好的人機(jī)交互界面，可進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析、存儲及自動報表生成等功能。系統(tǒng)測試軟件主要流程。

　　1）產(chǎn)品型號選擇

　　根據(jù)被測產(chǎn)品的型號，在操作界面上選擇相應(yīng)的產(chǎn)品型號，系統(tǒng)控制軟件根據(jù)被測產(chǎn)品型號自動加載相應(yīng)的系統(tǒng)設(shè)置參數(shù)。

　　2）電源設(shè)置

　　系統(tǒng)控制軟件根據(jù)加載的被測產(chǎn)品工作電源參數(shù)，將所需的電源參數(shù)編碼后通過串口發(fā)送給數(shù)字程控電源，數(shù)字程控電源根據(jù)收到的電源參數(shù)進(jìn)行系統(tǒng)工作電源的自動調(diào)整，并將調(diào)整結(jié)果反饋給系統(tǒng)控制軟件。

　　3）測試項(xiàng)目選擇

　　根據(jù)不同引信的測試要求，對裝定性能測試、連續(xù)裝定可靠性測試、計(jì)時精度功能測試等不同測試內(nèi)容進(jìn)行選擇，同時針對不同的試驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行試驗(yàn)條件選擇，如高溫、低溫、振動等，并根據(jù)不同的測試內(nèi)容和試驗(yàn)項(xiàng)目自動加載相應(yīng)的測試數(shù)據(jù)。

　　4）功能測試

　　功能測試在前三項(xiàng)選擇完畢后點(diǎn)擊運(yùn)行即可自動進(jìn)行測試，系統(tǒng)通過控制信號控制被測產(chǎn)品工作，并對被測產(chǎn)品工作過程中的相關(guān)特征信號進(jìn)行采集。每個測試項(xiàng)目都封裝成一個子VI,方便主VI和TestStand調(diào)用，測試數(shù)據(jù)可自動加載，也可在測試開始前進(jìn)行設(shè)置修改，如裝定時間、修改時間等。

　　5）數(shù)據(jù)處理及存儲

　　測試完成后，需將各種測試信息和數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄、分析處理和存儲，包括當(dāng)前測試日期、時間、測試數(shù)據(jù)和各測試項(xiàng)目的狀態(tài)（未測試、通過、故障信息）等。數(shù)據(jù)處理存儲界面見圖7所示。

圖7:數(shù)據(jù)處理存儲界面

　　6）自動報表生成

　　當(dāng)需要打印或提交測試報告時，可通過LabVIEW報表生成工具包調(diào)用相應(yīng)的報表模版文件，或通過TestStand,將存儲的數(shù)據(jù)內(nèi)容以模版格式自動生成所需要的各種報表和文件。

　　測試及性能驗(yàn)證

　　測量數(shù)據(jù)的圖形化實(shí)時動態(tài)顯示是測試儀器必備的功能，像常見的數(shù)字示波器、頻譜分析儀等儀器都具有能夠顯示測量信號波形和儀器的工作狀態(tài)的CRT熒光屏。LabVIEW是通過波形顯示控件即實(shí)時趨勢圖控件。實(shí)時趨勢圖控件把新的數(shù)據(jù)連續(xù)添加到已有的數(shù)據(jù)的后面，波形是連續(xù)向前推進(jìn)顯示的，這樣就可以很清楚地觀察到引信工作過程中的信號變化過程，能實(shí)時監(jiān)控被測信號的變化。

　　本測試系統(tǒng)數(shù)據(jù)的實(shí)時顯示是將引信的多路信號，在“通道回放”一欄中通過選擇，可以顯示某通道的波形，當(dāng)數(shù)據(jù)回放時，顯示的波形還可以進(jìn)行放大和縮小變換。圖8所示為本測試系統(tǒng)顯示的某通道波形圖。

　　圖8:本測試系統(tǒng)某通道波形圖。

　　引信測試的目的在于獲取引信的工作性能、狀態(tài)或特征信號，所以數(shù)據(jù)采集只是測試工作的第一步。數(shù)據(jù)的分析和處理構(gòu)成測試系統(tǒng)的重要組成部分之一，傳統(tǒng)的引信測試數(shù)據(jù)處理通過DSP或MATLAB等其它工具完成，而本測試系統(tǒng)利用LabVIEW軟件內(nèi)容豐富、功能強(qiáng)大的分析工具包，完全可以勝任復(fù)雜的數(shù)據(jù)分析和處理工作，其數(shù)據(jù)處理都在后臺調(diào)用工具包，其測試結(jié)果在運(yùn)行完后即顯示合格與否的判定，使測試人員一目了然的明白測試結(jié)果。

　　測試系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成后，我們設(shè)置了一些條件對系統(tǒng)的實(shí)際性能進(jìn)行了測試。通過測試人員操作，對平均單發(fā)產(chǎn)品測試時間進(jìn)行了測量；通過重復(fù)測試，對系統(tǒng)可靠性進(jìn)行了驗(yàn)證；通過設(shè)置故障，對系統(tǒng)的檢出率水平進(jìn)行了測試；通過信號對比標(biāo)定，對系統(tǒng)的測試精度進(jìn)行了測試。經(jīng)過測試表明，測試系統(tǒng)的單發(fā)測試時間縮短了一半以上，測試精度、可靠性和檢出水平都有較好的提升，在自動化、通用性方面都達(dá)到了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求。

　　結(jié)論

　　針對電子時間引信的工作特點(diǎn)和自動化、通用化的使用要求，本測試系統(tǒng)采用虛擬儀器技術(shù)，通過工控機(jī)加裝凌華科技的高速數(shù)字化儀、數(shù)字I/O、繼電器輸出等板卡的硬件設(shè)計(jì)，結(jié)合LabVIEW的圖形化軟件編程，開發(fā)出了功能強(qiáng)大、性能優(yōu)越且易于擴(kuò)展的電子時間引信通用測試系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對測試過程和步驟進(jìn)行自動化控制、對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，對故障模式進(jìn)行自動判斷等功能，顯著提高了測試效率、測試精度和檢出率。與傳統(tǒng)測試手段相比，虛擬儀器測試有著巨大優(yōu)越性，必將得到更廣泛、深入的應(yīng)用。